沉积学 Sedimentology
主 讲 人： 方 石
吉林大学
沉积学史纲
第一节 第二节
沉积学的研究意义 沉积学的发展史和里程碑
第三节
第四节
沉积学的概念体系
沉积科学的展望
沉积学史纲
第一节
沉积学的研究意义
地球上沉积岩和沉积物的分布最广，其中大陆上 70 ％以上为巨厚的沉积覆盖，而海洋几乎 100 ％为沉 积岩或沉积物所覆盖。 地球约有46亿年的历史，而最古老的沉积岩年龄 达36亿年（俄罗斯科拉半岛），因此这36亿年的沉积 记录对研究地球的演化和发展有着十分重要的理论价 值。
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第二节 沉积学的发展史
一、地层学
沉积岩是地层信息， 尤其是化石和年代信息 的载体。在地球科学发 展的早期，沉积岩石学 是地层学的一部分。地 层学家按照成分和粒度 将沉积岩分为砾岩、砂 岩、页岩和灰岩，用以 描述地层在纵向和横向 上的变化。
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第二节 沉积学的发展史
二、沉积岩石学
1879年Henry Clifton Sorby (1826-1908)在伦 敦地质学会上做了一个为后人反复引用的主席演说： “石灰岩的结构和成因”——沉积岩石学诞生的标志 Sorby (1826-1908)——沉积岩石学之父 ，英国地质学 家。1826年5月 10日生于英格兰伍德伯恩，1908年3 月9日卒于英格兰谢菲尔德。 曾任英国显微镜学会主席、英国矿物学会首任主 席、伦敦地质学会主席、费尔斯学院院长。
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第二节 沉积学的发展史
复理石一词本是瑞士阿尔卑斯山的一个地层名词， 是指当地晚白垩世至渐新世的一套砂泥质沉积，以杂 砂岩和页岩的互层为特征。
Alps复理石韵律
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第二节 沉积学的发展史
在地槽论的早期，关于地槽的沉积环境有着尖 锐的争论。正统的地槽论者认为，地球上根本没有 深水沉积。地槽是浅水环境下的构造深凹陷。复理 石是地槽回返时地壳频繁震荡形成的一种浅水沉积。 而欧洲的一些学者则认为，地槽不仅是构造上的深 凹陷，也是沉积上的深盆地，相当多的地槽沉积属 于深水沉积。两派争执多年。 浊流理论的出现不仅给这一历史悬案作了结论， 也为板块理论的诞生扫清了障碍。
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第二节 沉积学的发展史
二次大战之后，海洋地质调查有了空前的发展。 而社会经济的快速发展又对以石油为主的能源工业 提出了更高的要求。 这种大的形势为沉积学的发展，尤其是现代沉 积作用的研究，创造了条件，终于在20世纪60年代 引发了沉积科学的一系列革命。
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第二节 沉积学的发展史
四、 沉积学
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第一节
沉积学的研究意义
沉积岩（含沉积物）是地球上出露最多的岩石。 “均变论”或“现实主义原理”以“将今论古”作 为其认识论的基础，但在当代地球上，人们所能目 睹并身历其境的地质作用过程并不多。 只有沉积环境和沉积作用，才是人类认识自然 的天然实验室。因此，在地质学的发展历史中，沉 积地球科学一直占有十分重要的地位。 我们的衣食住行均离不开沉积岩、沉积物和沉
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第二节 沉积学的发展史
沉积岩的薄片研究从Sorby开始。 Sorby确实是一 个开辟者，并且被认为是“岩石学的奠基者”。 他在许多方面远远领先于他的时代。例如，他在 1859年关于交错层理的论文，揭示了对原生沉积构造在 古地理重塑中的用处的了解——这一观点只在近代才得 到更广泛的认识。 他的最后的一篇论文，印行于1908年，恰在他82岁 逝去的两年之前，题目为“论岩石的构造和历史的研究 中定量方法的应用”，预示了自那时以后的几十年的进 展。
地质学的基本任务之一是恢复和重建地质历史。 因此古代沉积物的沉积环境和沉积作用一开始就受到 沉积学家的极大关注。早在十九世纪末叶，人们就认 识到，必须从岩石组合而不是从个别的岩石来研究这 一问题。
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第二节 沉积学的发展史
比较沉积学是沉积学进一步趋向成 熟的重要标志。自从相的概念提出以后， 沉积相的研究受“均变论”的影晌，长 期徘徊于相参数或环境边界条件的判定。 例如，要判定一个砂体是否属于河流相， 就要看它的几何形态是否鞋带状的，有 无单向水流的标志，沉积物的粒度是否 足够粗，有无淡水的证据等。由于这些 标志的确定本身就有极大的复杂性和多 解性，相的解释也往往具有很大的主观 随意性和不确定性。
与此同时，美国的沉积学家还在波斯湾、巴哈 马、美国大盐湖等地开展了对叠层石的研究。发现 这些长期有争议的沉积物是蓝藻的生物化学作用的 产物。它们的形态取决于环境的动力条件，因而是 极好的指相标志。从而结束了多年来的历史争论。
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第二节 沉积学的发展史
六、相模式与比较沉积学
20世纪60年代相模式的出现使比较沉积学的认识 论发生了一次意义深远的质的飞跃。
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第一节
沉积学的研究意义
通过沉积学的研究可寻找地下储水层，解决水 库、港口和河流的冲淤及土壤的侵蚀问题。
此外，在国防上如军港的设计、潜艇和海底导 弹基底的建设等，均与沉积岩（物）的研究密切相 关。
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第一节
沉积学的研究意义
进入20 世纪 90 年代和 21 世纪，随着油气勘探领域 由中浅层向深层、由构造圈闭向隐蔽圈闭、由盆地边 缘向盆地腹地、由海岸浅海向半深海和深海的转移， 随着石油工程领域由二次采油向三次采油、减少地层 伤害、开采剩余油、提高采收率、以效益为中心的转 移，沉积学正在发挥重大的作用。 同时沉积学也是与人类生存和可持续发展密不可 分的，目前它在地质灾害预测研究和环境保护中正发 挥着越来越大的作用，并产生了新的分支学科 —环境 沉积学。
浊流的概念最早由 Daly于 1936提出 “并认为浊 流是海底峡谷形成的主要原因” 。 1937 年，荷兰学 者Kuenen用水槽实验证实了 Daly的设想。1950年， Kuenen 与 Mlgliorini 合作，证实了递变层理的浊流成 因，并确认浊流是一种深海地质作用。由此为复理石 的形成机制找到了合理的解释和现代实例。
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第二节 沉积学的发展史
碳酸盐岩的结构成因分类
常见的碳酸盐岩结构类型 粒屑结构的特征 结晶结构的特征 交代结构的特征 生物（骨架）结构
内碎屑结构
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第二节 沉积学的发展史
1959年， Folk提出了石灰岩的结构成因分类。 揭示了碳酸盐岩与陆源碎屑岩在形成过程和形成机 制方而的同一性。这是沉积学理论体系的一次意义 深远的革命，其意义决不在浊积岩之下。
Friedman(1978)把沉积学定义为沉积物的地质学， 它包括沉积物、沉积过程以及沉积作用产物研究等方 面。并指出沉积学的目标是使地质学家能够解释沉积 地层的纵向和横向关系。
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第二节 沉积学的发展史
沉积学研究其它进展
自 20 世纪 50 年代以来，沉积学的研究不断取得 新的进展，成为地球科学中最活跃的学科须域之一。 除了碳酸盐岩和浊积岩外，在蒸发岩、磷块岩、沉 积构造、河流沉积作用、三角洲沉积作用、湖泊沉 积作用、生物礁沉积作用、深海沉积作用和风成沉 积作用等方而，都取得了令人瞩目的进展。 沉积模拟实验也普遍受到重视。通过水槽实验 研究“交错层理－底形类型与规模－水流速度与水 流性质”之间的相互关系，取得重大突破，为定量 沉积学研究莫定了基础。
沉积学（ Sedimentology ）是研究沉积物和石化沉 积物沉积过程和机制的学科。当历史进入到20世纪50年 代，研究现代沉积作用的呼声日盖高涨。沉积岩石学已 经无法包容日益拓宽的研究领域。
1940年，苏联的 Л.Б. Pухин 鲁欣出版《沉积学原 理》 。 1946年，国际沉积学会（International Association of Sedimentologists）成立。
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第二节 沉积学的发展史
在原苏联，沉积岩石学也受到了高度的重视。 1932 年，М.С.Швецов出版《沉积岩石学》 一书，并被定为高等院校通用教材。 1940 年又出版 了Пустволов的《沉积岩石学》。
从20世纪的30年代至50年代，是沉积岩石学发 展的鼎盛时期。沉积岩石学的岩类学基础和描述岩 石学系统不断完善，陆续出现了一批重要论著。
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第二节 沉积学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发展史
五、内碎屑碳酸盐岩
沉积岩石学一直把沉积岩按其搬运和沉积方式分 为碎屑岩、粘土岩和化学生物化学岩三类。三者各有 其分类系统和成因分析方法。 上世纪五十年代，美国的一批年轻沉积学家到巴 哈马群岛和波斯湾地区进行现代碳酸盐沉积作用的研 究。他们很快发现，碳酸盐沉积物也是由粒度不同的 颗粒组分组成的。这些颗粒虽有不同的前期历史，但 它们在沉积过程中的行为，却与陆源碎屑颗粒无异， 也服从沉积动力学的规律。碳酸盐岩与陆源碎屑岩之 间，虽然物质组成和物质来源不同，但其成因机制并 无本质上的区别。
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第二节 沉积学的发展史
早在上世纪的三十年代， Bagnold就研究过沉积 作用的物理过程，并用以解释层理构造的动力学，开 创了沉积学研究的先河。 实 际 上 早 在 1931 年 Wadell 就 提 出 了 沉 积 学 （ Sedimentology ）这一术语，并定义为研究沉积物 的科学。早期沉积学仅指现代沉积物的科学研究。
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第二节 沉积学的发展史
20 世纪初期，人类的能源结构发生了巨大的变 化。石油逐渐取代煤炭成为最重要的能源资源。石 油勘探和开发都要和沉积岩打交道。 人们对沉积岩有关信息的期望越来越高。沉积 岩的研究方法有了极大的发展。 沉积岩石学的基本理论渐趋成熟，一支专门研 究沉积岩石学的队伍逐渐形成并不断壮大。 沉积岩石学作为一门独立的地球科学分支学科 的时机已经成熟。
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第二节 沉积学的发展史
1951年，美国学者 Doeglas 发表“从沉积岩石学到 沉积学”一文，正式提出了以沉积学作为沉积岩石学发 展一个新的阶段，为地球科学开拓了一个新的领域。